提供连续运动顺序横向固化的方法和系统技术方案

一种对非晶硅薄膜样品进行加工以制造大晶粒并且晶粒边界受控的硅薄膜方法和系统。薄膜样品包括第一边缘和第二边缘。具体说来，采用该方法和系统，使用准分子激光器来提供脉冲激光束，并且屏蔽脉冲激光束以产生图案子光束，每一图案子光束具有足以使薄膜样品融化的强度。用图案子光束以第一恒定预定速度沿第一边缘和第二边缘之间的第一路径对薄膜样品进行连续扫描。此外，用图案子光束以第二恒定预定速度沿第一边缘和第二边缘之间的第二路径对薄膜样品进行连续扫描。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及加工薄膜半导体材料的一种方法和系统，尤其涉及使用激光照射和具有被照射的半导体薄膜的衬底连续运动而从衬底上的非晶或多晶薄膜来形成大晶粒控制晶粒边界位置的半导体薄膜。
技术介绍
在半导体加工领域中，已经有多种使用激光把非晶硅薄膜转变成多晶薄膜的尝试。例如，在James Im等人的论文，“Crystalline Si Film for IntegratedActive-Matrix Liquid-Crystal Display”(11MRS Bulletin 39(1996))中，描述了传统的准分子激光退火技术。在这种传统系统中，使准分子激光束形成长光束，其长度一般长达30cm，并且宽度为500微米或更大。使成形的光束在非晶硅样品上逐步照射(stepped)以促使其融化，并在样品重新固化以后形成晶粒边界受控的多晶硅。由于某些原因，使用传统的准分子激光热退火技术以产生多晶硅会产生一些问题。首先，加工过程中产生的多晶硅一般是由任意的一种微结构组成的小晶粒(即，晶粒边界的控制较差)，并且颗粒的大小不均匀，因而器件的性能较差、不均匀，而且产量较低。其次，为了得到质量可接受并且晶粒边本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加工硅薄膜样品以制造晶化硅薄膜的方法，所述薄膜样品具有第一边缘和第二边缘，其特征在于，所述方法包括下列步骤：（ａ）控制激光束发生器以发射激光束；（ｂ）屏蔽部分激光束以产生图案形式的子光束，每一图案形式的子光束照射到薄膜样品上，并具有足以融化薄膜样品的光强；（ｃ）以第一恒定预定速度连续扫描薄膜样品，以致图案子光束的照射点在沿第一边缘和第二边缘之间的薄膜样品上的第一路径随图案子光束而移动；以及（ｄ）以第二恒定预定速度连续扫描薄膜样品，以致图案子光束的照射点沿在第一边缘和第二边缘之间的薄膜样品上的第二路径上随图案子光束而移动，其中，至少一个图案子光束具有预定的宽度和预定的长度，所述预定的长度大于...

【技术特征摘要】
US 2000-3-16 09/526,5851.一种加工硅薄膜样品以制造晶化硅薄膜的方法，所述薄膜样品具有第一边缘和第二边缘，其特征在于，所述方法包括下列步骤(a)控制激光束发生器以发射激光束；(b)屏蔽部分激光束以产生图案形式的子光束，每一图案形式的子光束照射到薄膜样品上，并具有足以融化薄膜样品的光强；(c)以第一恒定预定速度连续扫描薄膜样品，以致图案子光束的照射点在沿第一边缘和第二边缘之间的薄膜样品上的第一路径随图案子光束而移动；以及(d)以第二恒定预定速度连续扫描薄膜样品，以致图案子光束的照射点沿在第一边缘和第二边缘之间的薄膜样品上的第二路径上随图案子光束而移动，其中，至少一个图案子光束具有预定的宽度和预定的长度，所述预定的长度大于预定的宽度，并且沿所述第一路径和所述第二路径中的至少一条路径延伸。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(c)包括连续平移薄膜样品，以致图案子光束沿第一路径顺序辐照所述薄膜样品的第一顺序部分，其中，所述第一部分因受到辐照而融化，而步骤(d)包括连续平移薄膜样品，以致图案子光束沿第二路径顺序辐照所述薄膜样品的第二顺序部分，其中，所述第二部分因受到辐照而融化。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在沿所述第一路径平移所述薄膜样品以辐照所述薄膜样品的下一个第一顺序部分之后，使以前照射的第一部分再固化；以及在沿所述第二路径平移所述薄膜样品以辐照所述薄膜样品的下一个第二顺序部分之后，使以前照射的第二部分再固化。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一路径平行于所述第二路径；在步骤(c)中，沿第一方向连续扫描所述薄膜样品；以及在步骤(d)中，沿第二方向连续扫描所述薄膜样品，所述第一方向与所述第二方向相反。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一边缘的位置在所述薄膜样品的一侧，它与所述第二边缘所在的所述薄膜样品的一侧相对。6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，它还包含下列步骤(e)在步骤(d)之前，确定所述薄膜样品的位置，以致图案子光束相对于所述薄膜样品照射到所述薄膜样品边界以外的第一位置上；以及(f)在步骤(e)之后和步骤(d)之前，微微平移所述薄膜样品，以致所述图案子光束的照射从所述第一位置移动到所述第二位置；其中，当图案子光束照射到所述第二位置上时，开始执行步骤(d)。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，它还包括下列步骤(g)在步骤(d)之后，平移所述薄膜样品，以致图案子光束照射到所述薄膜样品边界以外的第三位置上；(h)在步骤(g)之后，使薄膜样品级进(stepping)，以致图案子光束的照射从所述第三位置移动到一个第四位置上，所述第四位置在所述薄膜样品边界以外处；以及(i)在步骤(h)之后，保持所述薄膜样品，以致图案子光束照射到所述第四位置上，直到所述薄膜样品的振动受到阻尼为止。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，它还包括下列步骤(j)在步骤(i)之后，对于所述薄膜样品上的图案子光束的第三和第四路径，重复步骤(c)和(d)。9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤(c)中，沿第一方向连续扫描所述薄膜样品；以及在步骤(d)中，沿第二方向连续扫描所述薄膜样品，并且还包括下列步骤(k)在步骤(c)之后，以第一恒定预定速度连续平移所述薄膜样品，以致图案子光束的照射沿所述第一路径移动而到达一个第一位置上，其中，图案子光束照射到所述薄膜样品的第一顺序部分上，使所述薄膜样品沿与所述第一方向相反的方向平移；(l)在步骤(k)之后和步骤(d)之前，微微平移所述薄膜样品，以致所述图案子光束的照射从所述第一位置移动到一个第二位置上，所述第二位置位于所述薄膜样品边界以面的地方；以及(m)在步骤(l)和(d)之后，以第二恒定预定速度连续平移所述薄膜样品，以致图案子光束的照射沿所述第二路径移动而到达所述第二位置，其中，图案子光束辐照所述薄膜样品的第二顺序部分，使所述薄膜样品沿与所述第二方向相反的方向平移。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，它还包括下列步骤(n)在步骤(m)之后，使所述薄膜样品级进，以致使图案子光束的照射从所述薄膜样品边界外面移动，从所述第二位置移动到一个第三位置上；以及(o)保持所述薄膜样品，以致图案子光束照射在所述第三位置上，直到所述薄膜样品的振动受到阻尼为止。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，它还包括下列步骤(p)在步骤(p)之后重复步骤(c)、(d)、(k)、(l)和(m)，以致图案子光束的照射沿所述薄膜样品上的相应第三和第四路径而移动。12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(c)是在所述薄膜样品受到图案子光束沿所述第一路径的照射时不停地执行的。13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(d)是在所述薄膜样品受到图案子光束沿所述第二路径的照射时不停地执行的。14.一种加工硅薄膜样品以制造晶化硅薄膜的方法，所述薄膜样品具有第一边缘和第二边缘，其特征在于，所述方法包括下列步骤(a)控制激光束发生器以发射激光束；(b)屏蔽部分激光束以产生图案形式的子光束，每一图案形式的子光束照射到所述薄膜样品上，并具有足以融化薄膜样品的光强；(c)以恒定预定速度连续扫描薄膜样品，以致图案子光束的照射点在沿第一边缘和第二边缘之间的薄膜样品上的预定路径随图案子光束而移动，其中，所述连续步骤是在所述薄膜样品受到所述图案子光束沿所述预定路径的照射时不停地执行的，其中，至少一个图案子光束具有预定的宽度和预定的长度，所述预定的长度大于预定的宽度，并且沿所述第一路径和所述第二路径中的至少一条路径延伸。15.一种加工硅薄膜样品以制造晶化硅薄膜的方法，所述薄膜样品具有第一边缘和第二边缘，其特征在于，所述方法包括下列步骤(a)控制激光束发生器以发射激光束；(b)屏蔽部分激光束以产生图案形式的子光束，每一图案形式的子光束照射到所述薄膜样品上，并具有足以融化薄膜样品的光强；(c)以第一恒定预定速度连续扫描所述薄膜样品，以致所述图案子光束的照射点在沿第一边缘和第二边缘之间的薄膜样品上的第一路径随所述图案子光束而移动；以及(d)以第二恒定预定速度连续扫描所述薄膜样品，以致所述图案子光束的照射点沿在第一边缘和第二边缘之间的薄膜样品上的第二路径上随所述图案子光束而移动，其中，所述第一路径和所述第二路径中的至少一条沿近似垂直于特定的先前熔化部分的所述薄膜样品重新固化时颗粒生长的方向的某一方向而延伸。16.一种加工硅薄膜样品以制造晶化硅薄膜的方法，所述薄膜样品具有第一边缘和第二边缘，其特征在于，所述方法包括下列步骤(a)控制激光束发生器以发射激光束；(b)屏蔽部分脉冲激光束以产生图案形式的子光束，每一所述图案形式的子光束照射到所述薄膜样品上，并具有足以融化薄膜样品的光强；(c)不作微微平移，并且以第一恒定预定速度连续扫描所述薄膜样品，以致所述图案子光束的照射点在沿第一边缘和第二边缘之间的薄膜样品上的第一路径随所述图案子光束而移动；以及(d)不作微微平移，以第二恒定预定速度连续扫描所述薄膜样品，以致所述图案子光束的照射点沿在第一边缘和第二边缘之间的薄膜样品上的第二路径上随所述图案子光束而移动。17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一路径沿近似垂直于特定的先前融化部分的所述薄膜样品重新固化时颗粒生长的方向的某一方向而延伸。18.一种加工硅薄膜样品以制造晶化硅薄膜的方法，所述薄膜样品具有第一边缘和第二边缘，其特征在于，所述方法包括下列步骤(a)控制激光束发生器以发射激光束；(b)屏蔽部分激光束以产生图案形式的子光束，每一所述图案形式的子光束照射到所述薄膜样品上，并具有足以融化薄膜样品的光强；(c)不作微微平移，并且以恒定预定速度连续扫描所述薄膜样品，以致所述图案子光束的照射点在沿第一边缘和第二边缘之间的薄膜样品上的预定路径上随所述图案子光束而移动，其中，所述连续步骤是在沿所述预定路径用图案子光束照射薄膜时不停地进行的。19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述第一路径沿近似垂直于特定的先前融化部分的所述薄膜样品重新固化时颗粒生长的方向的某一方向而延伸。20.一种加工硅薄膜样品以制造晶化硅薄膜的方法，所述薄膜样品具有包括第一边界和第二边界的至少一个区域，其特征在于，所述方法包括下列步骤(a)控制激光束发生器以发射脉冲激光束；(b)屏蔽部分脉冲激光束以产生图案形式的子光束，每一所述图案形式的子光束照射到所述至少一个区域上，并具有足以融化所述至少一个区域的光强；(c)不作微微平移，并且以第一恒定预定速度连续扫描所述至少一个区域，以致所述图案子光束的照射点在沿第一边界和第二边界之间的所述至少一个区域的第一路径随所述图案子光束而移动；以及(d)不作微微平移，以第二恒定预定速度连续扫描所述至少一个区域，以致所述图案子光束的照射点沿在第一边界和第二边界之间的所述至少一个区域上的第二路径随所述图案子光束而移动。21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述第一路径沿近似垂直于特定的先前融化部分的所述薄膜样品重新固化时颗粒生长的方向的某一方向而延伸。22.一种加工硅薄膜样品以制造晶化硅薄膜的方法，所述薄膜样品具有包括第一边界和第二边界的至少一个区域，其特征在于，所述方法包括下列步骤(a)控制激光束发生器以发射脉冲激光束；(b)屏蔽部分脉冲激光束以产生图案形式的子光束，每一所述图案形式的子光束照射到所述至少一个区域上，并具有足以融化所述至少一个区域的光强；以及(c)不作微微平移，并且以恒定预定速度连续扫描所述至少一个区域，以致所述图案子光束的照射点在沿第一边界和第二边界之间的至少一个区域上的预定路径上随所述图案子光束而移动，其中，所述连续步骤是在沿所述预定路径用图案子光束照射至少一个边界时不停地进行的。23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述第一路径沿近似垂直于特定的先前融化部分的所述薄膜样品重新固化时颗粒生长的方向的某一方向而延伸。24.一种把多晶硅薄膜样品加工成晶化薄膜的系统，所述薄膜样品有一个第一边缘和一个第二边缘，其特征在于，所述系统包括存储计算机程序的存储器；以及执行计算机程序时执行下列步骤的加工装置(a)控制激光束发生器以发射激光束；(b)屏蔽部分激光束以产生图案子光束，每一图案子光束照射到所述薄膜样品上，并具有足以融化所述薄膜样品的光强；(c)以第一恒定预定速度连续扫描所述薄膜样品，以致图案子光束的照射沿所述第一边缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：JS安，
申请(专利权)人：纽约市哥伦比亚大学托管会，
类型：发明
国别省市：US[美国]